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城市道路、公用照明的绿色照明与节能
  摘要 “绿色照明”有其明确的宗旨和目标,具有丰富的内函。不仅仅要了解“绿色照明”的经济意义,还要了解“绿色照明”的环保意义。本文主要介绍了“绿色照明”的内函和意义,以及如何合理选择城市照明高效优质照明产品,并对扬州市城市照明的现状和节能情况作了简要介绍。
  关键词  绿色照明  工程设计  节能减排
  我国对节约能源十分重视,在照明领域的节能也做了很多工作。国家经贸委1993年开始把照明节能提到了能源、环境与经济协调发展的战略高度,放在资源节约工作的优先位置,1993年11月国家经贸委开始启动中国绿色照明工程, 1996年正式列入国家计划,并于1998年颁布了《中华人民共和国节约能源法》。住房和城乡建设部颁发了《关于加强城市照明管理,促进节约用电工作的意见、》“十一五”、“十二五”城市绿色照明规划纲要等一系列节约用电的文件,并组织开展一年一度的节能减排专项监督检查工作,通过检查总结推广各地推进节能减排工作的经验和做法,查找节能减排工作中的不足,并提出改进措施,对于稳步提高城市照明能效水平,推进城市绿色照明的发展起到了积极的推动作用。
  “绿色照明”的科学定义: 绿色照明是指通过科学的照明设计,采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品(电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材,以及调光控制调和控光器件),改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量,从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
  降低照明电耗必须设法使用高效光源电器、提高灯具的利用率;或者减少开灯时间、保持适当的照度和尽量采用局部照明等。但是,照明节能的原则是在保证足够的照明亮度和质量的前提下节约能源。所以,选择合理照度、高效低耗光源电器和提高综合效率、加强运行管理等,对于城市照明节能具有决定性的作用。
  一、全面认识绿色照明的内涵和意义
  要实施我国的绿色照明工程方案,达到预期的目标,必须要使照明工程的设计、科研、生产维护专业人员,各行业、各地区、各企业 事业单位的管理者,对绿色照明工程有比较全面的认识和正确的理解,懂得它是一项综合性的系统工程,需要从多方面采取政策手段和技术措施,才能行之有效,我们认为对以下几个问题需要有正确的认识:
  1.绿色照明工程要求人们不能简单地认为只是节能,而要从更高层次去认识,提高到节约能源、保护环境的高度对待,这样意义更广泛,更深远。因为绿色照明工程提出的宗旨不只是个经济效益问题,而更主要是着眼于资源的利用和环境保护的大课题。通过照明节电,从而减少发电量,即降低燃煤量(目前我国70%以上的发电量还是依赖燃煤获得),以减少S02、C02以及氮氧化合物等有害气体的排放,对于世界面临环境与发展的课题,都有深远的意义。
  2.绿色照明工程要求照明节能,已经不完全是传统意义的节能,这在我国“绿色照明工程实施方案”中提出的宗旨已经有清楚的描述,就是要满足对照明质量和视觉环境条件的更高要求,因此不能靠降低照明标准来实现节能,而是要充分运用现代科技手段提高照明工程设计水平和方法,提高照明器材效率来实现。
  3.实施绿色照明工程还应有科学合理的照明工程设计。设计是统管全局的,对能否实施绿色照明起着决定性作用;此外,运行维护管理也有不可忽视的作用,没有这一因素,照明节能的实施也不完整。
  4.高效照明器材是照明节能的重要基础,光源是首要因素,已经为人们认识,但不足唯一的,灯具和电器附件(如镇流器)的效率,对于城市照明节能的影响是不可忽视的,这点往往不为人们所注意。
  5.高效光源是照明节能的首要因素,必须重视推广应用高效光源。就能量转换效率而言,有和紧凑型荧光灯光效相当的(如直管荧光灯),有比其光效更高的高压纳灯、金属卤化物灯、LED灯等,充分利用各种高效光源的特点和优点,各有其适用场所,决非简单地用一种节能光源就能代替的。
  二、研制和推广应用高效优质照明器材
  (一) 光源是节能的首要因素
  光源与节能取决于他的发光效率,但是光效并不是唯一因素,它的其他性能不佳,必将影响甚至无法发挥其节能效果,如显色指数、使用寿命、整体产品质量等。低压钠灯的光效远远高于其他光源,但由于他的显色指数太低,以至在很多场所不能使用,至今仅仅能应用在高速公路。
  推广应用新型高效光源,有一定阻力和困难,一是认识上和观念上跟不上;二是某些新光源的质量和可靠性还存在一些问题,特别是LED光源更为明显;其价格较高,增加了建设投资和维护费用。在认识上的问题需要进行大量的宣传、教育、培训,有不少工作要做。近年来光源电器生产企业做了很多工作,调整光源生产结构,扩大高效光源产量,引进先进技术,大大提高光源电器产品质量。关于新光源价格,固然有降低成本的问题,但我们认为更主要还是新光源的可靠性问题,和人们对它的价格的认识问题,前面说到的LED光源,其价格比传统的HID光源贵得多,所以给人们一种难以承受的感觉。
  (二)研制高效优质系列完善的灯具
  1、研制高效优质系列的灯具是灯具生产企业的任务,十多年来我国从基础到应用的研究,技术引进,开发了一大批与新光源发展相配套的灯具,有很大进步,但总体说,灯具的科研队伍很小,灯具生产企业规模小,和国外先进水平比,尚有一足差距。
  (1)提高灯具效率,现在市场上有些灯具效率仅有0.3~0.4,光源发出的光能,大部分被吸收,能量利用率太低,要提高效率,一方面是要有科学的设计构思和先进的设计手段,运用计算机辅助设计来计算灯具的反射面。
  (2)提高灯具的光通维持率,从灯具的反射面、漫射面、保护罩、格栅等的材料和表面处理上下功夫,使表面不易积尘、腐蚀,容易清扫,采取有效的防尘措施,有防尘、防水、密封要求的灯具,应经过试验达到规定的防护等级(IP等级)。
  (3)提供配光合理、品种齐全的灯具,应该有多种配光的灯具,以适应不同体型的空间,不同使用要求(照度,均匀度,眩光限制等)的场所的需要。
  (4)提供与新型高效光源配套、系列较完整的灯具。现在有一些灯具是借用类似光源的灯具,或者几种光源几种尺寸的灯泡共用灯具。要达到高效率、高质量,应该按照光源的特性、尺寸专门设计配套的灯具,形成较完整的系列,提供使用。
  2、正确合理选用灯具还不是问题的全部,还必须正确应用。因为灯具效率高,解决了把光源的光通量最大限度的利用以外,还要让光更多地照射到视觉需要的工作面上,还必须提高光通的利用系数,这是照明工程设计者的任务。利用系数取决于灯具效率,灯具配光与需要投射面的适应状况,还和需要投射表面材料的反射比有关。
  (三)电器附件对照明节能有一定影响,其中气体放电灯的镇流器是影响最大的,如电子镇流器,在20年前已进入国际市场,近年来推广很快,我国研制生产也有20余年历史,电子镇流器自身功耗大大降低,功率因数高;可以实现调光;节省铜、钢等材料,降低重量和体积等,所以它是实施绿色照明应予推广的产品。但在实际应用中存在的主要问题,一是大部分产品可靠性不高,二是价格较高。《“十二五”城市绿色照明规划纲要》要求光源和镇流器的能效指标应满足相关标准能效限定值的要求,优先采用节能型电感镇流器和电子镇流器。
  三、重视照明工程设计
  实施绿色照明是一项长期的任务,工程设计起着重要作用,前面已叙述,提供高效的光源电器、灯具等很重要,但是还要设计师正确应用。除此之外,还有几个关系照明节能的问题,也应引起重视。
  1、《“十二五”城市绿色照明规划纲要》要求在2015年之前,完咸编制城市照明专项规划编制或修编工作,科学指导建设管理。城市照明专项规划应结合本市实际情况,对“道路照明”和“景观照明”规定的功率密度值(LPD)应符合《城市道路照明设计标准》的规定。
  2、规划和设计道路照明工程重在照明效果,景观照明重在富有特色,并与周围环境和谐。要克服片面追求高亮度、大规模、多色彩的设计。防止产生光污染。
  3、在城市照明建设、改造工程中,全面推行专业管理机构规划、设计论证、专项验收制度,并按法定程序批准实施。
  4、重视照明质量、从实际出发,根据不同对象,强调照明质量标准,对于大城市主干道路照明,应限制眩光,减少光污染,以保证车行畅通,降低交通 事故。
  5、合理选择照明方式,合理运用一般照明和局部照明结合,突出重点照明,使用灵活照明方式,达到节能与照明效果的统一。
  6、设计先进的照明控制方式,因为先进的控制方式是保证视觉条件,满足视觉者需要条件下,减少点灯时间,是合理节能的重要手段。
  7、设汁合理的照明配电系统对提高照明质量和节能也很重要。例如,提高较稳定的电压,既保证良好的视觉条件,提高光源电器寿命,又节约电能,既提高了照明线路的功率因数,丈对电网和照明线路降低电能损耗有很大好处。
  照明设计中如何实施绿色照明工程的内容还很多,不一一叙述。总之,我们的任务是要从更高层次和意义上理解绿色照明,提高设计人员水平,强化照明设计和照明节能管理。
  四、扬州市城市照明的现状和节能情况
  (一)积极推广应用行之有效的节能措施
  1、降压节能
  (1)实施降压节能的路灯,降压后的线路末端电压不应低于198伏。
  (2)实施降压节能的路段,路面应维持“道路照明标准”规定的照度和均匀度。
  (3)降压装置在改变输出电压的瞬间,要严防熄灯。
  (4)路灯专用变压器应根据实际情况,采取调整电压分接头的方法来控制路灯电压。
  (5)采用削波法降压时,宜同时设置消除谐波的设备。
  (6)降压宜由控制中心集中控制,确保安全稳定运行。
  2、降功率节能
  (1)降功率节能是在点灯回路中多串一段或多段阻抗,以减小电流和功率,达到节能的目的。
  (2)平均照度超过“道路照明标准”规定维持值的120%以上的时段和地段,只要效益大于投入,就可用降功率节能。
  (3)采用变功率镇流器节能的,宜对变功率镇流器采取集中控制的方式。
  3、清洁灯具节能
  清洁灯具可以减少灯具污垢造成的光通量衰减,提高灯具效率的维持率,延长竣工初期节能的时间,起到节能的效果。
  4、 关闭部分灯节能
  (1)双光源(或双灯具)关部分灯节能
  (2)一柱多灯具关闭部分灯节能
  5、下半夜节能
  (1)下半夜人稀车少的地段,平均照度和均匀度可以降低一个照明等级;即快速路和主干路可执行次干路标准,次干路可执行支路标准,支路的平均照度可降至 70%  。
  (2)在远郊区,可采用隔盏亮灯和双排灯关掉一排灯的方法在下半夜节能。主城区的快速路、主干路、次干路和居住区不宜采用这种方法节能。
  6、实现集中智能化监控,合理确定路灯开灯和关灯的时刻。
  (二)采取城市照明设计、建设全过程管理
  1、工程设计严格按照《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2006)进行设计,选择合理方式、合理的照明配电系统。严格按照《城市道路照明工程施工及验收规程》(CJJ89-2012)施工,保证照明设施的安全稳定运行。
  2、照明灯具选择高效率的灯具,采用高光效的光源及与其匹配的电器,从2002年扬州市城市环境综合整治以来,照明灯具大部分采用著名进口品牌高效率的灯具,其稳定、可靠的性能大大减少了维修量。
  3、采用了单灯补偿、变功率镇流器等节能措施,实现了年均节能5%的目标。
  (三)积极开展“十城万盏”试点示范工作
  扬州成功跻身国家“十城万盏”半导体照明应用工程首批试点城市,我处牵头制定了《扬州市半导体照明功能性城市照明应用示范工程项目规划》,列出详细的实施方案,并确定了半导体照明应用工程的应用试点(2009年-2011年)和应用推广(2012年-2015年)两个阶段。
  试点阶段(2009年-2011年)计划在市区装配5万盏左右的LED市政照明灯具,其中包括20358套市政道路照明灯具、6127套小区照明灯具和23882套城市景观、亮化照明灯具。这一阶段,主要是通过5万盏市政照明的试点应用,总结经验,探索模式,搭建平台,突破共性技术。
  应用推广阶段(2012年-2015年),在全市(区)再推广应用5万盏以上LED照明灯具,即到2014年,市区要装配10万盏以上LED照明灯具。到2015年,30%的城市主干道照明、100%的次干道照明、小区照明、景区亮化使用LED照明产品。
  (四)绿色照明执行时存在的问题
  1、在照明设施普查时,发现有些工人在维护灯具时发现单灯补偿电容损坏时,怕费事,反正灯是亮的,就不去更换,积少成多,大大增加了耗电量。
  2、照明灯具不定期清洗,造成灯具的效率降低。
  3、城市照明管理和服务水平还有待进一步提高,对城市照明质量和节能的监管还缺少精细化管理措施。
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